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Rewinding Muscle Clock konnte durch Alterung, Muskeldystrophie geschädigtes Gewebe reparieren
Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...3/index.html Durch das Zurückspulen der Uhr und das Zurückholen erwachsener Muskeln zu einem früheren Stammzellenstadium haben Bioingenieure der Universität von Kalifornien (UC), Berkeley, die Tür zur Entwicklung neuer Wege zur Behandlung von Muskeldegeneration geöffnet Muskeldystrophie oder Alterung. Sie erfüllten die Aufgabe auch, indem sie die Zellchemie veränderten, ohne auf Genmanipulation zurückzugreifen.
Sie schreiben in der Ausgabe vom 23. September über ihre Arbeit Chemie und Biologie.
Skelettmuskelgewebe besteht aus Myofasern, langen, verschmolzenen Bündeln einzelner Muskelzellen (Myoblasten). Die Fusion dieser einzelnen Zellen ist das letzte Stadium der Differenzierung der Skelettmuskulatur, die als undifferenzierte Stammzellen begann.
Mithilfe von Mäusen fanden die Forscher nicht nur, dass sie das reife Muskelgewebe in ein früheres Stammzellenstadium zurückholen konnten, sondern fanden heraus, dass die neu programmierten Stammzellen auch zur Reparatur von geschädigtem Gewebe verwendet werden konnten.
Principal Investigator Irina Conboy, Assistenzprofessorin für Biotechnik an der UC Berkeley, erzählte den Medien, dass sie winzige chemische Substanzen namens molekulare Inhibitoren zur Differenzierung von reifem Gewebe verwendeten, um fusionierte Myofibrillen zurück zu einem früheren Stadium zu schicken, ein Ansatz, der im Bereich der Stammzellen zunehmend gefragt ist .
"Diese winzigen Chemikalien gehen in die Zelle und verändern die Art und Weise, wie sich die Zelle verhält, ohne ihr Genom zu verändern", sagte Conboy, der auch Mitglied des Berkeley Stem Cell Centers und Untersucher des California Institute for Quantitative Biosciences (QB3) ist.
"Die Inhibitoren wurden nur für 48 Stunden verwendet, genug Zeit, um die fusionierten Muskelfasern in einzelne Zellen zu spalten, und dann wurden sie weggespült. Die Zellen können normal weiterleben und absterben, so dass keine Gefahr besteht, dass sie sich unkontrolliert teilen zu Tumoren werden ", fügte sie hinzu.
Lange Zeit dachten Wissenschaftler, dass die Muskelbildung eine Einbahnstraße sei: Sobald der Weg von den Stammzellen zu den Myoblasten zu den Muskelfasern vollendet war, gab es kein Zurück mehr. Aber Conboy sagte: "Wir waren in der Lage, eine multi-nukleierte Muskelfaser zu erhalten, um den Kurs umzukehren und sich in einzelne Myoblasten zu trennen".
Es gibt eine Reihe von Ansätzen in der Stammzellenforschung, und die meisten Behandlungen beruhen auf pluripotenten Stammzellen, die sich in jede Art von Zelle verwandeln können. Diese können entweder aus embryonalem Gewebe, einer umstrittenen Methode, weil Embryonen verwendet werden, oder aus adulten, differenzierten Zellen, die durch Gen-Insertion umprogrammiert wurden, um in einen embryonal-ähnlichen Zustand zu degenerieren, in sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) kommen. .
Pluripotente Stammzellen können sich weiter teilen und sich unbegrenzt vermehren, ein Problem für sich, denn wenn sie nicht auf einen bestimmten Organtyp hin getrieben werden, können sie schnell zu Teratomen werden, Tumorarten, die nur eine Masse von missgebildetem Gewebe enthalten.
Leitautor Preeti Paliwal, Postdoktorand in Bioingenieurwissenschaften an der UC Berkeley, sagte:
"Die größte Herausforderung sowohl bei embryonalen Stammzellen als auch bei iPS-Zellen besteht darin, dass sich sogar eine einzige undifferenzierte pluripotente Zelle in vivo vermehren und Tumore verursachen kann."
Aber in dieser Studie haben die Forscher die Uhr nicht so weit zurückgedreht wie pluripotente Zellen: Sie gingen nur bis zum Vorläuferzellenstadium. Progenitorzellen sind bereits dazu bestimmt, eine bestimmte Art von Gewebe zu werden: Muskelvorläuferzellen können nur Muskelgewebe bilden und Lebervorläuferzellen können nur Lebergewebe bilden.
Paliwal wies darauf hin, dass die Vorläuferzellen, wenn sie in lebendes Muskelgewebe transplantiert werden, keine Tumoren bilden.
"... konzentrierten wir uns auf das Vorläuferzellenstadium, in dem Zellen bereits zur Bildung von Skelettmuskeln befähigt sind und sich teilen und in Kultur wachsen können. Progenitorzellen differenzieren sich auch in vitro und in vivo in Muskelfasern, wenn sie in verletzte Beinmuskeln injiziert werden", sagte Paliwal.
Um die Methode zu perfektionieren, mussten die Forscher eine Reihe von Problemen lösen, darunter die der Apoptose. Wenn sie mit Signalen konfrontiert werden, um sich wieder zu teilen, wie die in dieser Studie verwendeten Inhibitoren, können Zellen verwirrt werden und beginnen, Selbstmord oder Zell-Apoptose zu begehen.
Um das zu überwinden, verwendeten die Forscher auch einen Apoptose-Hemmer:
"Wir haben die Zellen grundsätzlich einer Gehirnwäsche unterzogen, um in den Zellzyklus zu gehen, sich zu teilen und dabei nicht zu sterben", sagte Paliwal.
Die Forscher wollen nun ihre Methode an menschlichem Muskelgewebe testen und nach anderen Molekülen suchen, die bei der Differenzierung von reifem Gewebe helfen könnten.
Conboy sagte, sie glauben nicht, dass diese Methode bei allen degenerativen Krankheiten funktionieren wird: Es könnte für einige funktionieren, wo man mit differenziertem Gewebe wie Gehirnzellen oder Leberzellen beginnen kann:
"Aber Patienten mit Typ-I-Diabetes zum Beispiel fehlt die Beta-Inselzellen der Bauchspeicheldrüse, um Insulin zu produzieren, also gibt es kein funktionelles differenziertes Gewebe, mit dem man beginnen kann", sagte Conboy.
"Unser Ansatz ist kein Ersatz für pluripotente Zellen, aber er ist ein zusätzliches Werkzeug im Arsenal der Stammzelltherapien", fügte sie hinzu.
Mittel aus den The National Institutes of Health und dem California Institute of Regenerative Medicine halfen, die Studie zu bezahlen.
Hinweis: Dieser Artikel, der später geändert wurde, um das embryonale Gewebe korrekt zu beschreiben, stammt von Embryonen, nicht von Föten. Wir entschuldigen uns dafür, wenn dies unsere Leser in Verlegenheit gebracht hat.
Geschrieben von Catharine Paddock
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